《多胺和Hypusinated eIF5A参与埃博拉病毒基因表达的差异机制》

  • 来源专题:新发突发疾病防治
  • 编译者: 张玢
  • 发布时间:2018-09-29
  • 多胺和hypusinated eIF5A涉及多种病毒的复制。但是,仍在研究如何定义它们在支持病毒复制方面的作用。研究人员以前报道过埃博拉病毒(EBOV)需要多胺和用于复制的hypusinated eIF5A。使用复制缺陷的小基因组构建体,显示在没有基因组复制的情况下,基因表达需要使用hypusinated eIF5A。另外的实验证明,在催眠素耗尽时基因表达的阻断是转录后的,因为EBOV聚合酶转录的小基因组报告mRNA通常在药物处理的情况下积累,其中蛋白质不存在。当从具有低水平的hypusinated eIF5A的细胞中分离该mRNA并转染到具有正常eIF5A功能的细胞中时,最小基因组报告蛋白积累是正常的,证明产生的mRNA是功能性的但是需要用于翻译的hypusinated eIF5A功能。结果支持一种机制,其中EBOV转录本的翻译需要,而不是合成,需要使用hypusinated eIF5A。相反,用二氟甲基鸟氨酸(DFMO)耗尽多胺导致EBOV聚合酶产生的mRNA积累的强烈阻断,表明多胺抑制EBOV基因表达的不同机制。在DFMO处理后补充外源多胺可恢复mRNA积累和荧光素酶活性。这些数据表明,EBOV生命周期的两个不同方面需要细胞多胺。多胺的双功能要求强调了这些细胞代谢物在EBOV复制中的重要性,并表明重新利用该途径的现有抑制剂可能是EBOV治疗的有效方法。

    埃博拉病毒是一种遗传上很简单的病毒,含有少量蛋白质。因此,它需要宿主分子和蛋白质来产生新的感染性病毒颗粒。虽然注意力通常集中在该过程所需的细胞蛋白上,但最近已经表明,细胞代谢物如多胺也是EBOV复制所必需的。该研究显示多胺如精胺和亚精胺是EBOV mRNA积累所必需的,并且由亚精胺修饰的分子eIF5A是EBOV mRNA的翻译而非生产所必需的。这些发现表明,有效靶向该途径可以提供EBOV复制的双相阻断。

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    • 编译者:zhangyi8606
    • 发布时间:2018-06-06
    • 王成花,孙诗晴,徐巨龙,赵小龙,薛超彬 山东农业大学植物保护学院/农药毒理与应用技术省级重点实验室,山东泰安 271018 Differential Expressed Genes and their Pathways of the Resistance to Flubendiamide in Plutella xylostella WANG ChengHua, SUN ShiQing, XU JuLong, ZHAO XiaoLong, XUE ChaoBin College of Plant Protection, Shandong Agricultural University/Provincial Key Laboratory of Pesticide Toxicology and Application Technique, Taian 271018, Shandong 摘要 【目的】随着氟苯虫酰胺等双酰胺类杀虫剂的广泛应用,小菜蛾(Plutella xylostella)对该类药剂的抗性愈发突出。研究旨在从转录组水平研究小菜蛾对氟苯虫酰胺的抗性机制,明确小菜蛾对氟苯虫酰胺产生抗性的关键基因及通路,为揭示小菜蛾对氟苯虫酰胺的抗性机制打下基础。【方法】以室内筛选的小菜蛾抗氟苯虫酰胺品系(Rh28)、田间抗性种群(Rz36)和敏感品系(S)为材料,通过转录组测序技术(RNA-Seq),获得抗性小菜蛾品系/种群在转录水平上的差异表达基因及抗性显著上调表达基因,采用基因本体(GO)显著性富集分析及京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)富集分析,确定差异表达基因具有的主要生物学功能及其参与的主要生化代谢和信号转导途径。【结果】通过将不同抗性品系/种群与敏感品系的RNA-Seq数据对比,获得数量不等的差异表达基因。将差异基因富集的生物学过程(biological process)和信号通路(pathway)进行GO分析,发现其主要集中于对刺激物的反应(response to stimulus)、催化活性(catalytic activity)和代谢过程(metabolic process)等条目中;而KEGG分析发现,差异基因主要集中于代谢通路(metabolic pathway)中,基因数量占比最高,为17.84%。通过统计分析进一步获得了抗性显著上调表达基因,并对其中218个基因开展了GO分析,其仍然主要集中在代谢过程、对刺激物的反应和生物调节(biological regulation)等条目中;通过对抗性显著上调基因进行KEGG分析,发现其仍主要集中在代谢通路中,其中谷胱甘肽-S-转移酶、细胞色素P450解毒酶及参与昆虫多种生理反应的热激蛋白(Hsp)超基因家族等基因的表达量均显著上调。通过聚类热图分析发现,显著表达上调的基因较多集中在内质网上蛋白质的加工(protein processing in endoplasmic reticulum)、酪氨酸代谢(tyrosine metabolism)、咖啡因代谢(caffeine metabolism)和Wnt信号通路(Wnt signaling pathway)中。【结论】获得了小菜蛾抗氟苯虫酰胺差异表达基因及抗性显著上调表达基因,其主要富集于代谢过程、应激反应及对刺激物的反应等条目中,这些基因的相互协同调控是小菜蛾对氟苯虫酰胺产生抗性的重要机制。 关键词 : 转录组测序, 差异表达基因, 氟苯虫酰胺, 抗性, 小菜蛾 Abstract:【Objective】With the widespread use of diamide insecticides, such as flubendiamide, the resistance of Plutella xylostella to these insecticides became more and more prominent. The objective of this study is to research the resistant mechanism to flubendiamide in P. xylostella from the transcriptome perspective, identify the key genes and pathways that lead to resistance to flubendiamide in P. xylostella, and to lay a foundation for revealing the mechanism of resistance to flubendiamide in P. xylostella.【Method】 The resistance to flubendiamide in P. xylostella was determined by the RNA sequencing technique (RNA-Seq) using the flubendiamide-resistant strains (Rh28), the field resistant population (Rz36) and the susceptible strain (S). The differential expressed genes (DEGs) and significantly up-regulated resistant genes were obtained in the strains/populations. The enrichment analysis of Gene Ontology (GO) and the enrichment analysis of Kyoto Encyclopedia of Gene and Genome (KEGG) were used to identify DEGs. The major biological functions, the major biochemical metabolic and signaling pathways of the DEGs were elaborated. 【Result】The different numbers of DEGs were obtained by comparing RNA-Seq data of the different resistant strains/populations with susceptible strains. GO analysis of the biological process (BP) and pathway for differential gene enrichment showed that they were mainly focused on response to stimulus, catalytic activity and metabolic process items. KEGG analysis found that the differential genes were mainly concentrated in the metabolic pathway, with the highest number of genes (17.84%). the genes with significantly up-regulated expression were further obtained, and GO analysis was carried out on 218 of them, which still mainly focused on the metabolic process, response to stimulus and biological regulation items. KEGG analysis of significantly up-regulated expression genes found that the DEGs were still mainly in the metabolic pathway. The genes of glutathione-S-transferase, cytochrome P450 detoxification enzymes, and involved in a variety of insect physiological responses to heat shock protein (Hsp) family genes were significantly up-regulated compared with the susceptible strain. The results also showed that most of the genes with significant up-regulation were concentrated in protein processing in endoplasmic reticulum, tyrosine metabolism, caffeine metabolism and the Wnt signaling pathway by heat map and clustering analysis.【Conclusion】the DEGs and the significantly up-regulated expression genes were obtained in resistant strain of P. xylostella, which of them were mainly involved in the metabolic process, the response to stress and the response to stimulus. The synergistic regulation of these genes is an important mechanism of resistance to flubendiamide in P. xylostella. Key words: RNA sequencing differential expressed genes flubendiamide resistance Plutella xylostella 收稿日期: 2017-12-27 基金资助:国家自然科学基金(31672046)、“双一流”奖补资金(SYL2017YSTD06) 通讯作者: 者薛超彬,E-mail:cbxue@sdau.edu.cn 作者简介: 王成花,E-mail:wangch0602@163.com 引用本文: 王成花,孙诗晴,徐巨龙,赵小龙,薛超彬. 抗氟苯虫酰胺小菜蛾差异表达基因及其通路[J]. 中国农业科学, 2018, 51(11): 2106-2115. WANG ChengHua, SUN ShiQing, XU JuLong, ZHAO XiaoLong, XUE ChaoBin. Differential Expressed Genes and their Pathways of the Resistance to Flubendiamide in Plutella xylostella. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(11): 2106-2115.
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-08-28
    • 在一项新的研究中,来自美国弗吉尼亚梅森大学贝纳罗亚研究所、凯斯西储大学、波士顿大学医学院和MRIGlobal公司的研究人员发现了一种新的细胞保护途径,该途径靶向几种不同大流行病毒中的共同弱点。他们发现这种途径可以保护细胞免受埃博拉病毒和诸如SARS-CoV-2之类的冠状病毒感染。这些新发现使得人们更好地理解参与抵抗病毒感染的细胞机制,从而为治疗未来病毒性传染病提供参考。相关研究结果于2020年8月27日在线发表在Science期刊上,论文标题为“MHC class II transactivator CIITA induces cell resistance to Ebola virus and SARS-like coronaviruses”。 这项研究阐明了所发现的两个基因的全新作用,以及抑制病毒融合和进入人体细胞的独特方法,这使得我们离下一代抗病毒疗法更近了一步。这些研究人员利用转座子介导的基因激活筛选方法,寻找可以阻止埃博拉病毒感染的新基因。 这种新的筛选策略可作为发现针对其他危险病原体的抵抗机制的蓝本。利用这种策略,这些研究人员发现了基因CIITA(MHC class II transactivator,MHCII类反式激活蛋白)通过激活第二个基因CD74的表达,诱导人细胞系产生抵抗力。作为CD74的一种形式,p41破坏了称为组织蛋白酶(Cathepsin)的细胞蛋白酶对埃博拉病毒蛋白外壳上的蛋白的加工。这可以阻止这种病毒进入细胞和感染。p41还会阻断包括SARS-CoV-2在内的冠状病毒的组织蛋白酶依赖性进入途径。 论文通讯作者、弗吉尼亚梅森大学贝纳罗亚研究所首席研究员Adam Lacy-Hulbert博士说,“发现这些新的细胞保护途径对于理解我们如何破坏或改变病毒感染周期以触发更好地抵抗诸如埃博拉病毒和SARS-CoV-2之类的病毒是非常重要的。我们的新策略有助于我们找到传统基因筛查所忽略的机制。” 这些发现说明了以前被认为参与更传统的T细胞和B细胞介导的免疫反应的基因的新作用。比如,CIITA被理解为对免疫细胞之间的沟通非常重要,但之前并没有将它视为细胞抵御病毒感染的一种方式。 论文共同第一作者、凯斯西储大学病理学讲师Anna Bruchez博士说,“作为一名病毒学家,我感到兴奋的不仅是这对埃博拉病毒的意义,还有对其他病毒更广泛的影响。包括冠状病毒在内的许多病毒都使用组织蛋白酶来帮助它们感染细胞。幸运的是,当SARS-CoV-2出现时,我最近搬到了凯斯西储大学,并能够利用它的专业BSL3实验室来证明CD74途径也阻止了这种病毒的内体进入。因此,这种抗病毒机制可以对抗许多不同的病毒。” 论文共同作者、弗吉尼亚梅森大学贝纳罗亚研究所研究员Lynda M. Stuart博士说,“我们真地不了解阻断病毒感染的细胞机制,这限制了我们有效应对流行病的能力,包括今年的新冠冠状病毒疫情。我们真地需要能够阻断所有病毒的疗法,包括未知的未来病原体。要做到这一点,我们需要找到病毒攻击的共同途径,然后开发阻止这些漏洞的方法。我们的研究展示了一种可以通过改造细胞来实现这一点的方法,我们希望我们的新见解将为科学家门开发治疗方法和干预措施开辟新的途径,以治疗影响全世界数百万人生活的病毒性传染病。”